Définition
Oxydoréduction
C'est une réaction chimique impliquant le transfert d'électrons entre deux espèces chimiques.
Oxydant
Une espèce chimique qui capte un ou plusieurs électrons.
Réducteur
Une espèce chimique qui donne un ou plusieurs électrons.
Oxydation
La perte d’électrons par une espèce chimique.
Réduction
Le gain d’électrons par une espèce chimique.
Les Concepts Fondamentaux de l’oxydoréduction
Dans une réaction d’oxydoréduction, nous pouvons distinguer deux processus qui se déroulent simultanément : l'oxydation et la réduction. Quand une espèce chimique perd des électrons, elle est oxydée ; l’espèce chimique qui gagne ces électrons est réduite. Ainsi, une réaction d’oxydoréduction implique l’interaction entre un oxydant, qui sera réduit, et un réducteur, qui sera oxydé.
Les équations d'oxydoréduction tiennent compte de la conservation des charges et des électrons. Cela signifie que le nombre total d'électrons perdus par le réducteur est égal au nombre total d'électrons gagnés par l'oxydant.
Identifier l'oxydant et le réducteur
Pour identifier l'oxydant et le réducteur dans une réaction, on examine les changements d'état d'oxydation des éléments impliqués dans la réaction. L'espèce chimique dont l'état d'oxydation augmente subit une oxydation et est par conséquent le réducteur. Inversement, l'espèce chimique dont l'état d'oxydation diminue subit une réduction et est donc l'oxydant.
Prenons l'exemple de la réaction entre le zinc métal et une solution de sulfate de cuivre II: Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s). Dans ce cas, le zinc métallique est oxydé en ions zinc, tandis que les ions cuivre II sont réduits en cuivre métallique. Ici, le zinc est le réducteur, et le cuivre II est l'oxydant.
Équilibrage des équations d’oxydoréduction
L'équilibrage d'une équation d'oxydoréduction peut se faire en suivant plusieurs méthodes, notamment la méthode du nombre d’oxydation et la méthode ion-électron. Celles-ci permettent d’assurer la conservation à la fois des charges et des matières.
La méthode ion-électron consiste à séparer la réaction globale en deux demi-équations : une pour l’oxydation et une autre pour la réduction. Chaque demi-équation est équilibrée séparément pour les éléments autres que l'oxygène et l'hydrogène, puis les charges, et enfin l'hydrogène et l'oxygène sont équilibrés par l'ajout d'H₂O, H⁺, ou OH⁻ selon le milieu réactionnel (acide ou basique).
Applications des réactions d’oxydoréduction
Les réactions d'oxydoréduction jouent un rôle crucial dans de nombreux processus chimiques industriels et biologiques. Elles interviennent dans la production industrielle de métaux, dans les systèmes de batteries, en photosynthèse et respiration cellulaire, entre autres.
Dans les piles et accumulateurs, par exemple, l’énergie libérée par des réactions d'oxydoréduction est convertie en énergie électrique. Une connaissance approfondie de ces réactions permet de concevoir des systèmes de stockage d’énergie plus efficaces.
A retenir :
Les équations d’oxydoréduction sont essentielles pour comprendre les échanges d’électrons qui se produisent lors de réactions chimiques. Les principales notions incluent l'échange d'électrons entre oxydants et réducteurs, la conservation des charges et la méthode d'équilibrage des équations. Ces concepts sont fondamentaux dans divers domaines comme la production d'énergie et la métallurgie.
